KR20030050141A - 디젤 엔진의 연료 분사량 보정장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

배기가스 저감 및 성능 향상을 위해 적용되고 있는 콤먼 레일 시스템을 적용하는 디젤 엔진에서 차량의 노화에 따른 인젝터 내부 부품의 마모 및 부품의 편차에 따라 변화되는 연료 분사량을 보정 제어하도록 하는 것이다.

본 발명은 엔진 회전수 및 부하등의 운전 조건에 따라 맵 데이터로부터 연료 분사를 위한 인젝터 구동전류 및 시간을 연산하여 저장하는 과정과, 연료 분사량의 편차로 발생되는 각 기통별 각속도를 학습하는 과정과, 현재 검출되는 각 기통별 각속도와 학습 저장된 각 기통별 각속도를 비교하여 편차값을 추출하는 과정과, 상기에서 추출되는 편차값에 따라 각 기통별 각속도가 일치되도록 가중치를 연산하는 과정 및, 현재의 엔진 조건에 대한 인젝터 구동 맵 값에 상기에서 산출된 가중치를 적용하여 인젝터 구동 전류 및 유지시간으로 설정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

따라서, 엔진의 사용기간의 경과에 따라 인젝터의 마모가 발생되더라도 엔진 회전수 및 부하량에 따라 각 기통에 요구되는 연료량은 항상 일정하게 유지되어 엔진 출력 및 토크 성능이 안정되게 유지된다.

Description

디젤 엔진의 연료 분사량 보정장치 및 방법{METHOD FOR COMPENSATION FUEL INJECTION ON DIESEL ENGINE AND METHOD THEREOF}

본 발명은 디젤 엔진에서 배기가스 저감 및 성능 향상을 위해 적용되고 있는 콤먼 레일(Common Rail) 시스템에 관한 것으로, 더 상세하게는 차량의 노화에 따른인젝터 내부 부품의 마모 및 부품의 편차에 따라 변화되는 연료 분사량을 보정 제어하도록 하는 디젤 엔진의 연료 분사량 보정장치 및 방법에 관한 것이다.

최근 승용 및 RV 차량용 디젤 엔진에서 인젝터의 연료 분사량 제어는 차량의 성능 향상과 운전성 향상 및 배기가스 규제 대응에 매우 중요하다.

따라서, 엔진제어장치에는 첨부된 도 3과 같이 엔진의 운전조건, 즉 엔진 회전수와 가속페달의 개도 변화인 부하 변동 및 최적으로 매칭된 연료 분사 압력(콤먼 레일의 압력)에 따라 요구되는 연료 분사량의 값을 드라이브 맵 패턴과, 도 4와 같이 인젝터 자체의 특성으로 설정된 레일의 연료압력에서 솔레노이드 밸브에 인가되는 전류 인가시간, 즉 ET(㎲)에 따라 분사되는 연료량이 결정되는 콤먼 레일의 인젝터 맵 패턴 및, 도 5와 같이 엔진의 회전수와 가속페달의 개도 변화인 부하 변동에 따른 운전 조건에 따라서 결정되는 연료량을 정확하게 분사하기 위하여 엔진제어장치에서 도 4와 같이 설정되는 콤먼 레일 인젝터 맵 데이터를 이용하여 역으로 솔레노이드 밸브의 전류 인가시간을 설정하는 연료 분사량 맵 패턴이 설정된다.

따라서, 엔진제어장치는 부하 변동에 따라 상기와 같이 설정되는 맵 패턴으로부터 솔레노이드 밸브에 인가되는 전류시간 제어값의 결정으로 연료 분사량 및 분사시기가 결정되어 연료량 분사 제어가 수행된다.

상기한 바와 같이 콤먼 레일 시스템을 적용하고 있는 디젤 엔진에서 연료 분사량의 제어는 인젝터가 신품일 경우에는 편차가 적고, 분사량의 제어도 비교적 정확하게 이루어지고 있으나, 차량의 사용 시간이 점차 경과함에 따라서 인젝터 내부는 고압 연료 라인으로 형성되어 있어 기밀을 유지하는 내부 실링성(Sealing)이 점차로 감소하게 되어 연료의 누설량이 증가하게 된다.

이러한 이유로 인젝터의 솔레노이드 밸브에 같은 시간 동안 전류가 인가되어도 초기의 연료 분사량과 편차가 발생하여 초기 매칭된 연료량으로 정확한 분사가 이루어지지 않게 되는 문제점을 발생한다.

통상 이러한 현상은 인젝터의 하드웨어적인 측면에서는 피할 수 없으며, 연료 분사량의 매칭 편차와 점화시기의 편차로 엔진 출력과 토크 및 배기가스에 악 영향을 미치게 되는 문제점을 발생시킨다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로, 그 목적은 콤먼 레일 시스템을 적용하는 디젤 엔진에서 엔진 회전에 따른 각속도의 학습으로 시간이 경과함에 따라 발생되는 인젝터 고압 연료라인 내부 부품의 마모에 관계없이 부하 변동량에 따라 초기에 매칭된 연료량이 정확하게 분사될 수 있도록 인젝터 내부 마모의 편차 분사량을 보정하도록 한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 디젤 엔진의 연료 분사량 보정장치의 개략적인 블록 구성도.

도 2는 본 발명에 따른 디젤 엔진에서 연료 분사량 보정을 수행하는 일 실시예의 흐름도.

도 3은 통상적인 디젤 엔진에서 엔진 제어장치에 설정되는 드라이브 맵의 패턴도.

도 4는 통상적인 디젤 엔진에서 엔진 제어장치에 설정되는 콤먼레일 인젝터 맵 패턴도.

도 5는 통상적인 디젤 엔진에서 엔진 제어장치에 설정되는 연료 분사량 맵 패턴도.

상기와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은 엔진 회전수 및 부하등의 운전 조건에 따라 맵 데이터로부터 연료 분사를 위한 인젝터 구동전류 및 시간을 연산하여 저장하는 과정과; 연료 분사량의 편차로 발생되는 각 기통별 각속도를 학습하는 과정과; 현재 검출되는 각 기통별 각속도와 학습 저장된 각 기통별 각속도를 비교하여 편차값을 추출하는 과정과; 상기에서 추출되는 편차값에 따라 각 기통별 각속도가 일치되도록 가중치를 연산하는 과정 및; 현재의 엔진 조건에 대한 인젝터 구동 맵 값에 상기에서 산출된 가중치를 적용하여 인젝터 구동 전류 및 유지시간으로 설정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명에 따른 디젤 엔진의 연료 분사량 보정장치는 엔진회전수 검출부(10)와 가속페달 검출부(20), 냉각수온 검출부(30), 캠 위치 검출부(40), 제어부(50) 및 인젝터(60)로 이루어지는데, 엔진 회전수 검출부 (10)는 크랭크 샤프트의 회전속도로부터 엔진의 회전수를 검출하여 그에 대한 전기적 신호를 출력한다.

가속페달 검출부(20)는 운전자의 감가속 의지에 따라 구동하는 가속 페달의 변위 정보를 검출하여 그에 대한 전기적 신호를 출력한다.

냉각수온 검출부(30)는 냉각수의 온도 정보를 검출하여 그에 대한 전기적 신호를 출력한다.

캠 위치 검출부(40)는 캠 샤프트의 회전에 따라 TDC(Top Dead Centor)의 정보를 검출하여 그에 대한 전기적 신호를 출력한다.

제어부(50)는 상기 검출되는 각 정보의 분석을 통해 부하 변동량을 측정하고, 부하 변동량에 대한 분사 연료량을 맵 데이터로부터 연산한 후 각속도의 학습을 추출되는 보정값을 적용하여 실질적인 분사 연료량을 추출한 다음 솔레노이드 밸브에 인가되는 전류시간 제어를 통해 분사 연료량 및 분사시기를 제어한다.

인젝터(60)는 상기 제어부(50)에서 인가되는 전류 제어신호에 따라 솔레노이드 밸브가 구동되어 해당 시간동안 노즐의 개폐를 통해 산출된 연료 분사량을 각 기통에 분사하여 준다.

전술한 바와 같은 기능을 포함하는 본 발명에서 인젝터의 마모에 따른 연료 분사량 보정 동작을 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

엔진 시동 온을 유지하게 되면 제어부(50)는 각 검출부의 정보를 판독하여 엔진 회전수 및 부하 변동을 검출하며(S101), 검출되는 정보가 엔진 시동후 일정시간이 경과된 상태, 즉 충분한 워밍업이 이루어진 피드백 제어 조건으로 아이들 상태를 유지하는지 또는 부하 변동없이 정속 주행을 유지하는지를 판단한다(S102).

상기에서 아이들 상태 또는 부하 변동없이 정속주행을 유지하는 것으로 판단되면 현재 검출되는 엔진 회전수 및 부하량을 메모리 수단에 저장함과 동시에 맵 데이터로부터 현재의 엔진 회전수 및 부하량에 대한 인젝터의 구동 시간, 즉 요구 연료 분사량 및 이에 상응하는 솔레노이드 밸브의 전류 인가시간을 산출하여 메모리 수단에 저장한다(S103)(S104).

상기와 같이 일정한 엔진 회전수 또는 부하 변동이 없는 상태에서 설정된 연료의 분사량을 제어하기 위해 인젝터(60)에 인가하는 전류 시간은 동일하게 되는데, 만일 솔레노이드 밸브에 설정된 전류의 인가시 실제로 분사되는 분사 연료량이 변화하게 되면 엔진 회전수는 가속 또는 감속되어 엔진 토크에 변화가 발생된다.

따라서, 엔진 회전수 검출부(10) 및 캠 위치 검출부(40)의 신호를 분석하여 각 기통별 각속도를 학습한 다음 학습된 값을 다음 메모리수단에 저장한다(S105).

이후, 저장된 각 기통별 학습된 각속도와 현재 검출되는 엔진의 각속도를 비교하여 편차값을 추출한 후(S106) 각 기통의 각속도가 일치되도록 인젝터(60)구동을 위한 전류 인가시간의 보정값을 설정된 알고리즘을 통해 연산한다(S107).

상기와 같이 인젝터 구동을 위한 전류 인가시간 보정값이 산출되면 현재의 엔진 회전수와 부하 변동에 따라 맵 데이터로 검출되는 연료 분사량 및 분사시기에 산출된 보정값을 적용하여 인젝터의 구동을 유지시킴으로서 인젝터의 마모에 의한 편차의 영향을 제거하여 각 기통에 항상 일정한 연료량을 정확하게 공급하여 준다(S108)(S109).

또한, 인젝터의 파손으로 인하여 수리 교환이 이루어지는 경우 진단장치를 이용한 재 프로그램으로 각 기통별 인젝터 구동을 위한 전류 인가시간 보정값은 초기화되며, 인젝터의 반복적인 사용에 따른 마모에 따라 전술한 바와 같은 학습이 반복적으로 수행되어 부하량에 따라 각 기통에는 항상 동일한 연료 분사량이 공급된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 콤먼 레일 시스템을 적용하는 디젤 엔진에서 엔진의 사용기간의 경과에 따라 인젝터의 마모가 발생되더라도 엔진 회전수 및 부하량에 따라 각 기통에 요구되는 연료량은 항상 일정하게 유지되어 엔진 출력 및 토크 성능이 안정되게 유지되고, 동시에 배기가스가 안정되어 운전성을 향상시키고, 인젝터의 구동 편차를 보정함으로써 인젝터 양산 편차를 최소화하여 준다.

Claims (5)

1. 엔진 회전수를 검출하는 엔진 회전수 검출수단과;

   가속 페달의 변위 정보를 검출하는 가속페달 검출수단과;

   냉각수의 온도 정보를 검출하는 냉각수온 검출수단과;

   점화시기 결정을 위해 TDC를 검출하는 캠 위치 검출수단과;

   검출되는 각 정보의 분석을 통해 운전조건을 측정하고, 운전조건에 대한 분사 연료량을 맵 데이터로부터 연산한 후 각 기통별 각속도의 학습 편차에 의한 보정값의 적용으로 실질적인 분사 연료량을 추출한 다음 인젝터 구동 전류시간을 제어하는 제어수단 및;

   제어수단의 신호에 따라 설정된 시간동안 개폐되어 각 기통에 산출된 연료량을 분사시키는 인젝터를 포함하는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진의 연료 분사량 보정장치.
2. 엔진 회전수 및 부하등의 운전 조건에 따라 맵 데이터로부터 연료 분사를 위한 인젝터 구동전류 및 시간을 연산하여 저장하는 과정과;

   연료 분사량의 편차로 발생되는 각 기통별 각속도를 학습하는 과정과;

   현재 검출되는 각 기통별 각속도와 학습 저장된 각 기통별 각속도를 비교하여 편차값을 추출하는 과정과;

   상기에서 추출되는 편차값에 따라 각 기통별 각속도가 일치되도록 가중치를연산하는 과정 및;

   현재의 엔진 조건에 대한 인젝터 구동 맵 값에 상기에서 산출된 가중치를 적용하여 인젝터 구동 전류 및 유지시간으로 설정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진의 연료 분사량 보정방법.
3. 제2항에 있어서,

   상기 각 기통별 각속도의 학습은 반복 저장하는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진의 연료 분사량 보정방법.
4. 제2항에 있어서,

   상기 학습된 각 기통별 각속도와 현재 각 기통별 각속도의 편차로 산출되는 가중치는 학습값으로 저장되는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진의 연료 분사량 보정방법.
5. 제2항에 있어서,

   상기에서 인젝터의 수리 교환이 이루어지는 경우 재 프로그래밍에 의해 학습값이 초기화되는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진의 연료 분사량 보정방법.